Élément chimique · fiche de référence

26Fe

Fer

Le fer est l’élément 26 (Fe), situé en période 4, groupe 8 et dans le bloc d. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ar] 3d6 4s2.

Numéro atomique26

Poids atomique standard55,845(2)

Groupe8

Période4

Blocd

Configuration électronique[Ar] 3d6 4s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

La sous-couche d intervient directement dans la chimie du fer. Les électrons d et s ont souvent des énergies proches, ce qui favorise plusieurs états d’oxydation, la formation de complexes et, pour de nombreux métaux de transition, des propriétés catalytiques.

La configuration [Ar] 3d6 4s2 doit être lue avec l’état d’oxydation du composé : retirer des électrons modifie l’occupation des orbitales d et peut changer couleur, magnétisme, géométrie de liaison et réactivité.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Pour le fer, les formes chimiques importantes comprennent le métal et ses alliages, ainsi que des oxydes, des halogénures et des complexes de coordination. Plusieurs états d’oxydation sont souvent possibles car les électrons s et d ont des énergies proches ; les ligands autour de l’ion métallique peuvent modifier fortement couleur, magnétisme et réactivité.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 7,874 g/cm³. Le point de fusion est 1 811 K (1 538 °C). Le point d’ébullition est 3 134 K (2 861 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le fer est l’un des métaux les plus utilisés au monde, principalement sous forme d’aciers pour la construction, les transports, les machines et les outils. Dans le vivant, les ions fer sont indispensables à de nombreuses protéines, notamment à l’hémoglobine qui transporte l’oxygène dans le sang.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

métallurgie et aciers

Le fer intervient dans la métallurgie du fer et des aciers, comme élément d’alliage, agent de raffinage ou composant de la chimie de transformation du minerai.

construction

Le fer est présent dans des matériaux de structure, revêtements, ciments ou alliages choisis pour leur durabilité mécanique.

biologie

Les ions ou composés du fer interviennent dans des structures biologiques, enzymes, signaux cellulaires ou voies métaboliques.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le fer est en période 4 et dans le groupe 8. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre le manganèse et le cobalt sur la même période ; le ruthénium est juste au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétal de transition

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 14 · 2

Masse volumique7,874 g/cm³

Point de fusion1 811 K (1 538 °C)

Point d’ébullition3 134 K (2 861 °C)

Électronégativité de Pauling1,83

Première énergie d’ionisation762,5 kJ/mol

Affinité électronique14,79 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

L’usage du fer remonte à environ 5000 av. J.-C.. Cet usage précède la chimie moderne ; usage du matériau, identification chimique et définition ultérieure par le numéro atomique sont des étapes distinctes.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 55.845(2). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le fer possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au fer dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le fer élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.